Вказівки з техніки безпеки
3.7.1 Перед проведенням експериментальної частини необхідно перевірити надійність закріплення пристрою на столі верстата, заготовки та фрези.
3.7.2 Зняття заготовки проводити при вимкнутому верстаті та виведеному інструменті із зони обробки.
3.7.3 Стружку прибирати за допомогою щітки.
3.7.4 Обробку заготовки проводити в окулярах після дозволу викладача, який веде заняття.
Література
[1], с. 28...36.
[2], с. 19...22.
Лабораторна робота № 4
Вплив зусилля закріплення заготовки в самоцентрувальному патроні на похибку її обробки
Мета роботи
Вивчити вплив пружних деформацій на точність обробки поверхонь обертання тонкостінних деталей типу кільце при закріпленні її в патроні залежно від схем та сили закріплення для правильного визначення допустимих зусиль різання та закріплення.
Обладнання, прилади та інструменти
4.2.1 Ділильна головка з трикулачковим патроном.
4.2.2 Динамометричний ключ.
4.2.3 Індикаторна головка з ціною поділки 0,001 мм.
4.2.4 Магнітна стійка.
4.2.5 Набір тонкостінних кілець виготовлених з однієї установки (рис.4.1).
Рисунок 4.1 – Ескіз тонкостінного кільця
Методичні вказівки
Кулачкові патрони широко використовують для закріплення заготовок насамперед на токарних та шліфувальних верстатах. Якщо заготовки нежорсткі в радіальному напрямку, наприклад тонкостінні кільця чи втулки, то їх закріплення в кулачкових патронах можуть супроводжуватися значною пружною деформацією і втратою точності форми оброблюваної поверхні. Деформація заготовки залежить від її жорсткості, зусилля та схеми її закріплення, числа кулачків і розмірів їх опорних поверхонь. Так, чим більше число кулачків і чим більше форма їх опорних поверхонь відповідає формі, що прилягає до технологічної бази заготовки, тим менша деформація заготовки і тим менша похибка її форми.
У випадку дії сили закріплення, яка розвивається кулачками патрона на закріплюване по зовнішній поверхні кільце, воно прогинається до центру в зоні дії на нього кожного кулачка і вигинається від центру в зоні між кулачками (рис.4.2, а).
При закріпленні кільця в кулачковому патроні в розтиск, тобто по внутрішній поверхні, напрям деформації у вказаних вище зонах кільця протилежний (рис.4.2, б).
 |
Рисунок 4.2 – Схема деформації тонкостінного кільця
Розрахунок пружних деформацій тонкостінного кільця при закріпленні його в трикулачковому патроні - залежно від виду закріплення ( в стиск, або в розтиск) - здійснюється за наступними залежностями:
при закріпленні по зовнішній поверхні
, (4.1)
, (4.2)
при закріпленні по внутрішній поверхні
, (4.3)
, (4.4)
де Q0 – сила закріплення на кулачку, Н;
R – середній радіус кільця (рис.4.1), 
;
E – модуль пружності матеріалу;
I – момент інерції радіального поперечного перерізу кільця відносно осі симетрії його паралельної вісі, 
.
Знак мінус у формулах для перерізу 2-2 означає, що радіальний напрямок деформації протилежний до напрямку в перерізі 1-1. Величина биття деформованої поверхні рівна сумі абсолютних величин прогинів
. (4.5)
Сила закріплення Q0 на одному кулачку при закріпленні заготовки створюється за допомогою тарованого ключа. Похибка геометричної форми оброблюваної поверхні, її радіальне биття при закріпленні кільця в трикулачковому патроні вимірюється за допомогою індикатора у 18 перерізах повертаючи патрон і при різних зусиллях Q01, Q011, Q0111 за схемою на рис.4.3.
Рисунок 4.3 – Схема вимірювання радіального биття тонкостінного кільця, закріпленого в трикулачковому патроні:
1 – кільце; 2 – індикаторна головка; 3 – магнітна стійка; 4 – трикулачковий патрон; 5 – ділильна головка
По отриманих даних будують колограму (рис.4.4) у довільному масштабі.
Рисунок 4.4 – Колограма деформації кільця
Для розрахунку деформації у будь-якому перерізі кільця при заданому зусиллі закріплення можна скористатися залежністю:
при закріпленні по зовнішній поверхні
, (4.6)
при закріпленні по внутрішній поверхні
, (4.7)
де j - кут перерізу, який розглядається, рад.
Зусилля Q0 на кулачку трикулачкового патрона знаходимо за формулою
, (4.8)
де РЗ.К – колове зусилля, яке прикладене до малого зубчастого колеса, Н;
r З.К – середній радіус великого зубчастого колеса, мм;
r СРК – середній радіус спіралі, мм;
a – кут підйому спіралі, град;
j – кут тертя, град;
h = 0,97; коефіцієнт корисної дії конічної передачі.
Порівнюючи теоретичні та експериментальні значення переміщень в небезпечному перерізі, потрібно знайти допустимі значення Q0, виходячи з точності оброблюваного отвору.
Схеми встановлення, методика та приклади розрахунку величини деформацій при закріпленні тонкостінних деталей дано в літературі [1, 3].
Порядок виконання роботи
4.4.1 Вивчити конструкцію експериментального стенда, скласти його ескіз та виконати ескіз кільця.
4.4.2 В таблицю 4.1 занести дані про обладнання, прилади та інструменти.
Таблиця 4.1 – Дані про обладнання, прилади,
інструменти
| N п/п | Назва обладнання, приладу, інструменту | Габаритні розміри, межі вимірювання, мм | Ціна поділки, мм | Точність вимірювання |
4.4.3 Закріпити кільце в трикулачковому патроні при мінімальному зусиллі Q0. Величину зусилля контролювати за допомогою динамометричного ключа.
4.4.4 Визначити величини деформації в різних перерізах тонкостінних кілець при мінімальному зусиллі закріплення Q0 за допомогою індикаторної головки, дані занести в таблицю 4.2.
4.4.5 Побудувати колограму за даними пункту 4.4.3.
4.4.6 Повторити пункти 4.4.3 та 4.4.4 при різних зусиллях закріплення Q0 і значеннях величин деформацій в різних перерізах тонкостінних кілець занести в таблицю 4.2.
4.4.7 Побудувати колограми за даними пункту 4.4.6.
4.4.8 За формулами (4.6 та 4.7) визначити деформації в різних перерізах кільця і дані занести в таблицю 4.2, порівняти їх з експериментальними даними.
Таблиця 4.2 – Результати вимірювання деформації кільця
| № п/п | Кут повороту кільця в ділильній головці | Експериментальні зна-чення величини дефор-мації f в мм при зусиллі закріплення Q0 в Н | Розрахункові зна-чення величини деформації f в мм при зусиллі за-кріплення Q0 в Н | ||||
| Q01 | Q011 | Q0111 | Q01 | Q011 | Q0111 | ||
| 00 | |||||||
| 200 | |||||||
| 400 | |||||||
| 3400 | |||||||
| 3600 |
4.4.9 Побудувати колограму за даними пункту 4.4.8.
4.4.10 Визначити допустиме значення зусилля закріплення, виходячи із заданої точності оброблюваного отвору.
4.4.11 Після зняття зусилля закріплення побудувати колограму залишкових деформацій. Дані занести в таблицю 4.2.
Зміст звіту
Зміст має містити.
4.5.1 Найменування лабораторної роботи.
4.5.2 Номер групи, прізвище та ініціали студента.
4.5.3 Ескіз тонкостінного кільця та експериментального стенда з його описом.
4.5.4 Експериментальне визначення деформацій кільця в різних перерізах.
4.5.5 Теоретичне визначення деформацій для цих же перерізів.
4.5.6 Графічну побудову колограми.
4.5.7 Допустиме зусилля закріплення кільця для заданої точності обробки.
4.5.8 Висновки по роботі.
4.5.9 Дату і підписи студента і викладача.
Запитання для самоконтролю
4.6.1 Які складові елементи загальної похибки деталі (розміру, геометричної форми, взаємного розташування) викликає деформація заготовки під дією сил закріплення ?
4.6.2 Від яких параметрів залежить величина деформації в різних перерізах кільця?
4.6.3 Які технологічні методи зменшення похибки обробки в результаті деформацій заготовки, що виникають під дією сил закріплення?
4.6.4 Вплив методів обробки і способів установлення заготовки на похибку форми обробленої деталі.
4.6.5 Порядок побудови колограми.
Література
[1], с. 36...38.
[3], с. 540...549.
Лабораторна робота № 5